《物理（医药卫生类）》教案 高职 3.3 学生实验 探究平抛运动的特点

3.3：学生实验：探究平抛运动的特点教学目标：1.掌握平抛运动的定义和条件，理解平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；（观念形成）2.能够描绘物体做平抛运动的轨迹，掌握平抛运动的研究方法——运动的合成和分解；（思维培养）3.通过实验探究，培养学生观察、分析、推理和总结能力。通过平抛运动的研究，培养学生的空间想象能力和抽象思维能力；（能力提升）4.分析解决生活和生产中与平抛运动有关的问题，培养学生的应用意识和实践能力，激发学生参与科学探究的热情。（科学态度与责任）教学准备：实验器材：描绘平抛运动轨迹的实验装置，包括释放小球用的底部水平的斜槽、斜槽上的释放装置、竖直板、方格纸和复写纸、带凹槽的挡板，两个质量相差不多的小球。多媒体材料：PPT课件。教学过程：一、实验预备情境创设：教师展示射箭的图片或视频，观察箭在空中运动的过程，并分析其运动轨迹的特点。由此引申出平抛运动的定义：当物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，称为平抛运动。伽利略认为，做平抛运动的物体同时做两种运动：在水平方向上物体不受力的作用而做匀速直线运动，在竖直方向上物体受到重力作用而做自由落体运动。他假定这两个方向的运动“既不彼此影响干扰，也不互相妨碍”，物体的运动就是这两个运动的合运动。你能否通过实验探究验证伽利略的猜想?探究方案与设计：根据运动的合成与分解及牛顿运动定律，可以将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。本实验根据此原理设计、验证以上猜想。实验设计：探究平抛运动小球在竖直方向上运动与做自由落体运动小球规律相同如图所示,在斜槽顶部释放一个小球,当这个小球到达斜槽底部时做水平运动,撞击到放置在斜槽水平出口处的另一个质量稍小的小球后,两球同时飞出,同时落下,一个小球做平抛运动,另一个小球做自由落体运动,从中可以得出平抛的小球与直接下落的小球在竖直方向的运动是相同的。利用如图所示的实验装置获得小球做平抛运动的轨迹把挡板放在不同的高度,使平抛的小球落在凹槽中。由于小球受到凹槽的挤压会通过复写纸在方格纸上留下落点的位置,从而在方格纸上留下小球做平抛运动的轨迹。通过小球落点的位置描绘平抛运动的轨迹,探究平抛运动水平方向和竖直方向分运动的规律。二、学生实验实验步骤：（1）验证平抛运动在竖直方向上的运动与自由落体运动规律相同把一个小球放在斜槽的水平出口处,另一个小球放在斜槽上方的释放处,释放上方的小球,让其自由滚下,撞击下方的小球,观察两球是否同时下落。分别调整挡板的位置,更换不同的小球,听两球下落到下面挡板的声音是否同时,判断被撞出的小球的下落规律是否与做自由落体运动小球的下落规律相同。归纳结论：处于同一高度的两个小球，同时落地，且被撞小球飞出一段水平距离。无论被撞小球的初速度多大，总是与撞击的小球同时落地，表明平抛运动的竖直分运动是自由落体运动。（2）描绘抛体运动轨迹在竖直板上依次附上方格纸和复写纸，将带凹槽的挡板固定在某一高度，把小球卡在斜槽释放装置上，释放小球使其由静止沿斜槽滚下,小球落在挡板的凹槽里，在方格纸上留下印记。改变挡板的高度，重复步骤2，小球每次均从斜槽的位置由静止开始运动，得到小球在方格纸上的落点位置；重复实验，在方格纸上得到小球做平抛运动过程中的多个落点位置。实验结束取下方格纸，整理实验器材。数据记录与处理：在方格纸上用平滑曲线连接各落点位置，得到小球做平抛运动的轨迹。以小球在斜槽底部水平飞出时球心所在位置作为坐标原点，建立平面直角坐标系。用刻度尺测量小球在水平方向的位移和竖直方向的位移，记录数据填入教材表格中。如图所示，通过数据分析观察相同时间间隔内小球在水平方向的位移大小。分析小球在水平方向上的运动结合前两个实验，总结出平抛运动的特点。三、交流与评价讨论交流：结果与分析：由实验数据推断可将平抛运动可分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向的匀速直线运动这两个分运动。交流与讨论（1）如何保证小球抛出后的运动是平抛运动?（2）对比实验数据结果，讨论实验误差及其原因。（3）为什么要使小球从同一位置静止释放？若从不同的位置释放对结果是否会产生影响？3.实验方案优化根据所学知识，除了教材中提出的实验参考方案你能设计出比本实验方案